JP2009005214A - Clock phase control apparatus - Google Patents

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Madoka Kozasa
団 小篠
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a clock phase control apparatus including a voltage control delay means which enables a control voltage/delay time property to be hardly affected by variation in all samples even if the property of a component such as a transistor is varied by a manufacturing error or the like for each sample. <P>SOLUTION: The present invention relates to a clock phase control apparatus including a multi-phase clock producing means to which a high frequency clock is inputted to produce a multi-phase clock. The multi-phase clock producing means includes a voltage control delay means, the voltage control delay means includes a voltage/current converting section 108 for converting an inputted control voltage to a current, and also includes: a control means for outputting a control current in proportion to the current converted by the voltage/current converting section 108; and a delay means for delaying the high frequency clock just for a time corresponding to the control current and outputting the delayed high frequency clock, and the voltage/current converting section 108 has a linear voltage/current conversion property in a predetermined input voltage range. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、クロック位相制御装置に関する。   The present invention relates to a clock phase control apparatus.

半導体集積回路において、クロックやデータをある一定時間遅延させるために及び多相クロックを生成するために電圧制御遅延素子(Voltage Controlled Delay Line:VCDL)が利用される。この電圧制御遅延素子は、入力電圧に応じて決まった遅延時間を発生する。また近年は、擬似的にクロック周波数を上げる目的で多相クロックが多く利用される。その多相クロックを生成する手段としてDLL(Delay Locked Loop)がよく用いられるが、このDLLの内部において多相クロックの位相差となる遅延時間を発生させるのに電圧制御遅延素子が用いられる。   In a semiconductor integrated circuit, a voltage controlled delay line (VCDL) is used to delay a clock or data for a certain time and generate a multiphase clock. The voltage controlled delay element generates a delay time determined according to the input voltage. In recent years, multiphase clocks are often used for the purpose of increasing the clock frequency in a pseudo manner. A DLL (Delay Locked Loop) is often used as means for generating the multi-phase clock, and a voltage-controlled delay element is used to generate a delay time that is a phase difference of the multi-phase clock inside the DLL.

図1には、簡単な電圧制御遅延素子の構成が示されている。図1において、ckiは入力クロック、ckoは出力クロック、Vcontは遅延時間制御電圧である。点線で囲まれた単位を電圧制御遅延素子1段と考え、図1は2段接続された構成となっている。ただし1段通過後のckmはckiの反転クロックが出力される。   FIG. 1 shows the configuration of a simple voltage controlled delay element. In FIG. 1, cki is an input clock, cko is an output clock, and Vcont is a delay time control voltage. A unit surrounded by a dotted line is considered to be one stage of voltage controlled delay elements, and FIG. 1 has a configuration in which two stages are connected. However, an inverted clock of cki is output for ckm after passing through one stage.

図1のVcontによってPchTr101,102の電流が制御され、該電流が増加すると、ckiに対するckoの遅延時間が短くなる。また逆に、該電流が減少すると、ckiに対するckoの遅延時間は長くなる。また、NchTr103,104はスイッチの動作をし、NchTr103,104のいずれかがオンしている時は該NchTrのドレインノードを引き下げる。   The currents of the Pch Trs 101 and 102 are controlled by the Vcont in FIG. 1, and when the current increases, the delay time of the cco with respect to the cki is shortened. Conversely, when the current decreases, the delay time of cco with respect to cki becomes longer. Further, the Nch Trs 103 and 104 operate as a switch, and when one of the Nch Trs 103 and 104 is turned on, the Nch Tr drain node is pulled down.

図2には、各ノードのクロック波形が示されている。ckiは入力される波形である。また、ckmは電圧制御遅延素子一段の遅延量Δdだけ遅れて反転クロックが出力される。また、ckoはckiよりΔd*2遅れて出力される。遅延時間Δdは遅延時間制御電圧Vcontによりコントロールされる。   FIG. 2 shows the clock waveform of each node. cki is an input waveform. Further, the inverted clock is output with a delay of ckm by a delay amount Δd of one stage of the voltage controlled delay element. Also, cko is output with a delay of Δd * 2 from cki. The delay time Δd is controlled by the delay time control voltage Vcont.

また、図3には、NchTr側とPchTr側が対称になるようにNchTr側にも可変電流源を設けた構成が示されている。図3の構成の場合、遅延時間制御電圧VcontによりNch側とPch側の電流源Trは同じ電流を流し、ckmやckoの立上り時間と立下り時間が同じとなる。遅延時間制御電圧Vcontを変化させると、それに伴って遅延時間Δdが変化することは図1と同様である。また、PchTr105,106,107はカレントミラーを構成しており、PchTr105がそのマスターとなっている。   FIG. 3 shows a configuration in which a variable current source is provided on the NchTr side so that the NchTr side and the PchTr side are symmetrical. In the case of the configuration of FIG. 3, the Nch side and Pch side current sources Tr flow the same current by the delay time control voltage Vcont, and the rise time and fall time of ckm and cko become the same. As with the case of FIG. 1, when the delay time control voltage Vcont is changed, the delay time Δd is changed accordingly. The Pch Trs 105, 106, and 107 constitute a current mirror, and the Pch Tr 105 is the master.

図4には、制御電圧―遅延時間特性が示されている。図3の構成の場合には、制御電圧が上がるほど遅延時間が短くなる。図4において例えば制御電圧Vcont=Vdの時に遅延時間はTdとなる。   FIG. 4 shows the control voltage-delay time characteristics. In the case of the configuration of FIG. 3, the delay time becomes shorter as the control voltage increases. In FIG. 4, for example, when the control voltage Vcont = Vd, the delay time is Td.

以上のような電圧制御遅延素子は半導体集積回路上に搭載される。また昨今の半導体プロセスは90nmプロセスや65nmプロセスといった非常に微細なプロセスが主流となってきている。このように微細なプロセスの場合、デバイス(トランジスタ)の製造精度を上げることが困難であり、製造後のトランジスタには少なからず特性上のばらつきが存在する。例えば複数のサンプル間のTr(トランジスタ)のしきい値ばらつきが3σ=100mVといったように、特にアナログ回路においてはしきい値電圧が大きくばらつくと、その機能を満たせなくなってしまう場合さえありえる。在来の電圧制御遅延素子においては、このトランジスタばらつきによって、例えば同じ制御電圧を入力してもサンプルによって遅延時間が変わってしまう。図5に3種類のサンプル(sample1,sample2,sample3)の電圧制御遅延素子の制御電圧―遅延時間特性を示す。sample1は標準的なサンプル、sample2は遅延時間が短いサンプル(例えばTrのしきい値電圧が低い)、sample3は遅延時間が長いサンプル(例えばTrのしきい値電圧が高い)である。この3種類のサンプルにおいて同一の遅延時間Tdを生成したい場合、入力すべき制御電圧は、それぞれVd1,Vd2,Vd3となる。図5のような制御電圧―遅延時間特性の場合には、制御電圧がサンプル毎に大幅に変わってしまう。また制御電圧に対する遅延時間のゲインも変わっている。このようにサンプルによって電圧制御遅延素子の特性が変わってしまうと、高精度な遅延時間を生成したい場合や、またDLL(Delay Locked Loop)内の遅延素子として使用する場合などには使用しづらいものとなってしまう。   The voltage control delay element as described above is mounted on a semiconductor integrated circuit. Moreover, very fine processes such as a 90 nm process and a 65 nm process have become mainstream in recent semiconductor processes. In the case of such a fine process, it is difficult to increase the manufacturing accuracy of a device (transistor), and there are not a few variations in characteristics in the manufactured transistor. For example, when the threshold voltage variation of Tr (transistor) between a plurality of samples is 3σ = 100 mV, especially in an analog circuit, if the threshold voltage varies greatly, the function may not be satisfied. In a conventional voltage controlled delay element, the delay time varies depending on the sample even if the same control voltage is input, for example, due to this transistor variation. FIG. 5 shows the control voltage-delay time characteristics of the voltage control delay elements of three types of samples (sample 1, sample 2, sample 3). sample1 is a standard sample, sample2 is a sample with a short delay time (for example, a threshold voltage of Tr is low), and sample3 is a sample with a long delay time (for example, a threshold voltage of Tr is high). When it is desired to generate the same delay time Td in these three types of samples, the control voltages to be input are Vd1, Vd2, and Vd3, respectively. In the case of the control voltage-delay time characteristic as shown in FIG. 5, the control voltage changes greatly from sample to sample. The delay time gain with respect to the control voltage also changes. If the characteristics of the voltage-controlled delay element change depending on the sample in this way, it is difficult to use when it is desired to generate a highly accurate delay time or when it is used as a delay element in a DLL (Delay Locked Loop). End up.

本発明は、サンプル毎にトランジスタなどの構成素子の特性が製造誤差などによってばらついたとしても、すべてのサンプルにおいて制御電圧―遅延時間特性(電圧遅延変換特性)がばらつきの影響を受け難い(すなわち、すべてのサンプルにおいて図4のような制御電圧―遅延時間特性にすることの可能な)電圧制御遅延手段を有するクロック位相制御装置を提供することを目的としている。   In the present invention, even if the characteristics of components such as transistors vary from sample to sample due to manufacturing errors, the control voltage-delay time characteristics (voltage delay conversion characteristics) are not easily affected by variations in all samples (that is, An object of the present invention is to provide a clock phase control device having voltage control delay means (which can have control voltage-delay time characteristics as shown in FIG. 4 in all samples).

上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、高周波クロックが入力されて多相クロックを生成する多相クロック生成手段を有するクロック位相制御装置であって、前記多相クロック生成手段は、電圧制御遅延手段を有し、該電圧制御遅延手段は、入力された制御電圧を電流に変換する電圧電流変換部を含み、該電圧電流変換部により変換された電流に比例した制御電流を出力する制御手段と、高周波クロックを前記制御電流に応じた時間だけ遅延させて出力する遅延手段とを備え、前記電圧電流変換部は、所定の入力電圧範囲において線形の電圧電流変換特性を有していることを特徴としている。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a clock phase control device having a multi-phase clock generating means for generating a multi-phase clock by receiving a high frequency clock, wherein the multi-phase clock generating means comprises: The voltage control delay means includes a voltage-current converter that converts the input control voltage into a current, and outputs a control current proportional to the current converted by the voltage-current converter. Control means for delaying, and delay means for delaying and outputting the high-frequency clock by a time corresponding to the control current, and the voltage-current converter has a linear voltage-current conversion characteristic in a predetermined input voltage range. It is characterized by being.

また、請求項2記載の発明は、請求項1記載のクロック位相制御装置において、該クロック位相制御装置は、さらに、前記多相クロック生成手段によって生成された多相クロックを基準としてセットパルスとセット位置選択信号に従ってセット信号を生成するセット信号生成手段と、前記多相クロックを基準としてリセットパルスとリセット位置選択信号に従ってリセット信号を生成するリセット信号生成手段と、前記セット信号と前記リセット信号に従って位相制御されたクロックを生成するSRフリップフロップとを有していることを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, in the clock phase control device according to the first aspect, the clock phase control device further includes a set pulse and a set pulse based on the multiphase clock generated by the multiphase clock generation means. A set signal generating means for generating a set signal in accordance with a position selection signal; a reset signal generating means for generating a reset signal in accordance with a reset pulse and a reset position selection signal with reference to the multiphase clock; It has an SR flip-flop that generates a controlled clock.

また、請求項3記載の発明は、請求項1記載のクロック位相制御装置において、前記電圧電流変換部は、オペアンプ及び抵抗素子を備え、オペアンプのバーチャルショートにより、入力された制御電圧を抵抗素子の抵抗値で決定される電流に変換することを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, in the clock phase control device according to the first aspect, the voltage-current conversion unit includes an operational amplifier and a resistance element, and the control voltage inputted by the virtual short circuit of the operational amplifier is supplied to the resistance element. It is characterized by being converted into a current determined by a resistance value.

また、請求項4記載の発明は、請求項3記載のクロック位相制御装置において、前記抵抗素子は、抵抗値が変更可能な可変抵抗となっていることを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, in the clock phase control apparatus according to the third aspect, the resistance element is a variable resistance whose resistance value can be changed.

また、請求項5記載の発明は、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のクロック位相制御装置において、前記高周波クロックは差動信号であり、前記遅延手段は前記差動信号に対応した差動構成となっていることを特徴としている。   According to a fifth aspect of the present invention, in the clock phase control device according to any one of the first to fourth aspects, the high-frequency clock is a differential signal, and the delay means is the differential signal. It is characterized by a corresponding differential configuration.

また、請求項6記載の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のクロック位相制御装置において、前記多相クロック生成手段は、前記電圧制御遅延手段と、前記電圧制御遅延手段の第1の出力信号と第2の出力信号との位相差を比較する位相比較手段と、前記位相比較手段の出力信号が入力され、前記電圧制御遅延手段の制御電圧を出力するループフィルタとを備えていることを特徴としている。   According to a sixth aspect of the present invention, in the clock phase control device according to any one of the first to fifth aspects, the multiphase clock generation means includes the voltage control delay means and the voltage control delay. A phase comparison means for comparing the phase difference between the first output signal and the second output signal of the means; a loop filter for receiving the output signal of the phase comparison means and outputting the control voltage of the voltage control delay means; It is characterized by having.

また、請求項7記載の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のクロック位相制御装置において、前記多相クロック生成手段は、前記電圧制御遅延手段と、前記電圧制御遅延手段の第1の出力信号と第2の出力信号との位相差を比較する位相比較手段と、前記位相比較手段の出力信号を電流信号に変換するチャージポンプ手段と、前記チャージポンプ手段の出力信号が入力され、前記電圧制御遅延手段の制御電圧を出力するループフィルタとを備えていることを特徴としている。   According to a seventh aspect of the present invention, in the clock phase control device according to any one of the first to fifth aspects, the multiphase clock generation means includes the voltage control delay means and the voltage control delay. Means for comparing the phase difference between the first output signal and the second output signal of the means, charge pump means for converting the output signal of the phase comparison means into a current signal, and the output signal of the charge pump means And a loop filter that outputs the control voltage of the voltage control delay means.

請求項1乃至請求項7記載の発明によれば、サンプル毎にトランジスタなどの構成素子の特性が製造誤差などによってばらついたとしても、すべてのサンプルにおいて制御電圧―遅延時間特性(電圧遅延変換特性)がばらつきの影響を受け難い(すなわち、半導体集積回路において、トランジスタなどの構成素子の特性が製造誤差によってばらついたとしても、電圧遅延変換特性がほとんどばらつかない)電圧制御遅延手段を有するクロック位相制御回路を実現することができる。   According to the first to seventh aspects of the present invention, even if the characteristics of the constituent elements such as the transistors vary from sample to sample due to manufacturing errors, the control voltage-delay time characteristics (voltage delay conversion characteristics) in all the samples. Is difficult to be affected by variations (that is, in a semiconductor integrated circuit, voltage delay conversion characteristics hardly vary even if characteristics of components such as transistors vary due to manufacturing errors). A circuit can be realized.

特に、請求項2記載の発明によれば、比較的容易な構成でデジタル的にクロックの位相制御が可能なクロック位相制御装置を実現することができる。   In particular, according to the second aspect of the present invention, it is possible to realize a clock phase control device capable of digitally controlling a clock phase with a relatively easy configuration.

また、請求項4記載の発明によれば、電圧電流変換部の抵抗素子を可変抵抗にすることにより、所望の電圧電流変換利得を設定することが可能となる。   According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to set a desired voltage-current conversion gain by making the resistance element of the voltage-current conversion unit variable.

また、請求項5記載の発明によれば、半導体集積回路において、トランジスタなどの構成素子の特性が製造誤差によってばらついたとしても、電圧遅延変換特性がほとんどばらつかない差動構成の電圧制御遅延手段を有するクロック位相制御装置を実現することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, in the semiconductor integrated circuit, even if the characteristics of the constituent elements such as transistors vary due to manufacturing errors, the voltage-controlled delay means having a differential configuration that hardly varies the voltage delay conversion characteristics. A clock phase control device having the following can be realized.

また、請求項6,請求項7記載の発明によれば、半導体集積回路において、トランジスタなどの構成素子の特性が製造誤差によってばらついたとしても、電圧遅延変換特性がほとんどばらつかず、ループゲインがほとんどばらつかないDLL回路を有するクロック位相制御装置を実現することができる。
According to the sixth and seventh aspects of the invention, in the semiconductor integrated circuit, even if the characteristics of components such as transistors vary due to manufacturing errors, the voltage delay conversion characteristics hardly vary, and the loop gain does not vary. A clock phase control device having a DLL circuit that hardly varies can be realized.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図6は、本発明に係るクロック位相制御装置に用いられる電圧制御遅延手段(電圧制御遅延回路)の構成例を示す図である。図6を参照すると、電圧電流変換部108(図6の点線で囲まれたブロック)は、オペアンプ111と、抵抗素子112と、電流源PchTr113とにより構成されている。ここで、オペアンプ111の負入力には、遅延時間制御電圧Vcontが入力され、オペアンプ111の出力は電流源PchTr113のゲートppに接続される。また、電流源PchTr113は、ゲートppの電圧に応じて電流Idを抵抗素子112(抵抗値R)に流し込む。また、抵抗素子112は、一端がGNDに接続され、電流Idによって他端VcontmにId*Rの電位を発生させる。ノードVcontmはオペアンプ111の正入力に接続される。以上のように電圧電流変換部108はオペアンプ111を含んだ負帰還回路となっている。この負帰還作用によりノードVcontmは遅延時間制御電圧Vcontと同電位になるように制御される(バーチャルショート)。   FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of voltage control delay means (voltage control delay circuit) used in the clock phase control apparatus according to the present invention. Referring to FIG. 6, the voltage / current converter 108 (block surrounded by a dotted line in FIG. 6) includes an operational amplifier 111, a resistance element 112, and a current source PchTr 113. Here, the delay time control voltage Vcont is input to the negative input of the operational amplifier 111, and the output of the operational amplifier 111 is connected to the gate pp of the current source PchTr113. Current source PchTr113 flows current Id into resistance element 112 (resistance value R) according to the voltage of gate pp. In addition, one end of the resistance element 112 is connected to GND, and generates a potential of Id * R at the other end Vcontm by the current Id. Node Vcontm is connected to the positive input of operational amplifier 111. As described above, the voltage / current converter 108 is a negative feedback circuit including the operational amplifier 111. By this negative feedback action, the node Vcontm is controlled to have the same potential as the delay time control voltage Vcont (virtual short).

また、オペアンプ111のゲインや帯域は、この負帰還ループの安定性や制御精度を考慮して決定される。また、図6には示されていないが、負帰還ループを安定にするための容量やフィルタを適宜追加することができる。オペアンプ111のバーチャルショートによりVcontmとVcontはほぼ同電位となり、Id=Vcont/Rという式が成り立つ。この式により、IdとVcontの間には線形性が成り立ち、そのゲインは1/Rとなる。つまり電圧電流変換特性は抵抗素子112の抵抗値Rで決定され、抵抗素子112のばらつきのみに依存する。   The gain and band of the operational amplifier 111 are determined in consideration of the stability and control accuracy of the negative feedback loop. Further, although not shown in FIG. 6, a capacitor and a filter for stabilizing the negative feedback loop can be added as appropriate. Due to the virtual short-circuit of the operational amplifier 111, Vcontm and Vcont become substantially the same potential, and the equation Id = Vcont / R is established. According to this equation, linearity is established between Id and Vcont, and the gain is 1 / R. That is, the voltage-current conversion characteristic is determined by the resistance value R of the resistance element 112 and depends only on the variation of the resistance element 112.

図6において、オペアンプ111の出力ノードppを各電流源PchTr114〜117のゲートに接続することにより、各電流源PchTr114〜117のサイズがPchTr113と同じとした場合、それぞれ同じ電流Idを生成する。また、NchTr118〜121はカレントミラーを構成しており、NchTr118がそのマスターとなっており電流Idを折り返している。このようにして、各電圧制御遅延素子にはスイッチングに応じて各電流源Trから電流Idが流れる。   In FIG. 6, when the output node pp of the operational amplifier 111 is connected to the gates of the current sources PchTr 114 to 117, the same current Id is generated when the size of each of the current sources PchTr 114 to 117 is the same as that of the PchTr 113. Further, the Nch Trs 118 to 121 constitute a current mirror, and the Nch Tr 118 serves as a master for turning back the current Id. In this way, the current Id flows from each current source Tr according to switching in each voltage controlled delay element.

図7は電圧制御遅延素子における過渡的な電流の流れを示す図である。なお、図7はノードckmの電位が上昇する場合の図である。図7において、まずckiが立ち下がることにより、PchTr109がオンし、電流源Tr110から電流Idが流れる。ノードckmには次段のゲート容量や配線容量などの寄生容量Cpが存在し、電流Idにより充電される。この電流Idが寄生容量Cpを充電する時間が長いほど遅延時間は長くなり、充電時間が短いほど遅延時間は短くなる。放電時間においても同様である。寄生容量自体のばらつきはそれほど大きくないと仮定すれば、電流Idがサンプルばらつきによらず一定に制御することが出来れば、遅延時間をコントロールすることが出来る。図6においては電圧電流変換部108によってサンプルばらつきによらない電流Idを生成できるため、制御電圧−遅延時間特性がサンプルばらつきに依存しない電圧制御遅延手段(電圧制御遅延回路)を実現することが出来る。例えば図3の電圧制御遅延回路が図5のようなサンプルばらつきとなる場合に、図6のような回路構成にすることによって、トランジスタ特性がサンプルによりばらついたとしても、制御電圧−遅延時間特性は、理想的には図4のようになる。   FIG. 7 is a diagram showing a transient current flow in the voltage controlled delay element. FIG. 7 is a diagram when the potential of the node ckm rises. In FIG. 7, first, when cki falls, PchTr 109 is turned on, and current Id flows from current source Tr110. The node ckm has a parasitic capacitance Cp such as a gate capacitance or a wiring capacitance of the next stage, and is charged by the current Id. The longer the time for which the current Id charges the parasitic capacitance Cp, the longer the delay time, and the shorter the charging time, the shorter the delay time. The same applies to the discharge time. Assuming that the variation of the parasitic capacitance itself is not so large, the delay time can be controlled if the current Id can be controlled to be constant regardless of the sample variation. In FIG. 6, since the voltage I / D converter 108 can generate a current Id that does not depend on sample variation, a voltage control delay means (voltage control delay circuit) whose control voltage-delay time characteristic does not depend on sample variation can be realized. . For example, when the voltage control delay circuit of FIG. 3 has sample variation as shown in FIG. 5, even if the transistor characteristics vary depending on the sample by adopting the circuit configuration as shown in FIG. 6, the control voltage-delay time characteristic is Ideally, as shown in FIG.

実際にSPICEを使用してシミュレーションした結果を次に示す。   The result of actual simulation using SPICE is shown below.

シミュレーションに際しては、90nmプロセスのデバイスパラメータを使用し、図3の回路と図6の回路について行った。図3、図6の電圧制御遅延素子のトランジスタサイズは同一とする。図3、図6のそれぞれの回路について、制御電圧Vcontに対する遅延時間をプロットしたグラフを図8、図9に示す。ここで、電圧制御遅延素子の段数は4段構成としている。また、サンプルばらつきとして3種類(typ,slow,fast)の場合についてシミュレーションを行った。slowサンプルのトランジスタはtypサンプルと比較して電流駆動能力的に劣り、fastサンプルはtypサンプルよりも優れている。具体的には例えばしきい値電圧はslowサンプルはtypサンプルよりも約100mV高く、fastサンプルはtypサンプルよりも約100mV低い。図3の回路の制御電圧−遅延時間特性を示す図8を参照すると、サンプルにより遅延時間が大きくばらついていることがわかる。例えば500psの遅延を生成したい場合、typサンプルは制御電圧Vcontとして約0.46V、slowサンプルは約0.67V、fastサンプルは約0.33V入力する必要がある。サンプルによってVcontとしては340mVもばらつくことになる。これに対し、図6の回路の制御電圧−遅延時間特性を示す図9における3種類(typ,slow,fast)のトランジスタばらつきは図8のそれと同様であるが、図9の制御電圧−遅延時間特性は、図8と比較して、かなりばらつきが抑えられている。500psの遅延時間を生成しようとした場合には、typ,fastサンプルともに制御電圧は約0.52V、slowサンプルは約0.58Vと、サンプルによってトランジスタの特性がばらついたとしても60mVの間に収まっている。   In the simulation, device parameters of 90 nm process were used, and the circuit of FIG. 3 and the circuit of FIG. 6 were performed. The transistor sizes of the voltage controlled delay elements in FIGS. 3 and 6 are the same. FIGS. 8 and 9 are graphs plotting the delay time with respect to the control voltage Vcont for each of the circuits in FIGS. 3 and 6. Here, the voltage control delay element has a four-stage configuration. In addition, simulation was performed for three types (typ, slow, fast) of sample variations. The slow sample transistor is inferior in current drive capability compared to the typ sample, and the fast sample is superior to the typ sample. Specifically, for example, the threshold voltage of the slow sample is about 100 mV higher than the type sample, and the fast sample is about 100 mV lower than the type sample. Referring to FIG. 8 showing the control voltage-delay time characteristic of the circuit of FIG. 3, it can be seen that the delay time varies greatly depending on the sample. For example, when it is desired to generate a delay of 500 ps, it is necessary to input about 0.46 V as the control voltage Vcont, about 0.67 V as the slow sample, and about 0.33 V as the fast sample. Depending on the sample, Vcont varies as much as 340 mV. On the other hand, the three types (type, slow, fast) transistor variations in FIG. 9 showing the control voltage-delay time characteristics of the circuit of FIG. 6 are the same as those of FIG. 8, but the control voltage-delay time of FIG. The characteristics are considerably less varied than those in FIG. When trying to generate a delay time of 500 ps, the control voltage is about 0.52 V for both the type and fast samples, and the slow sample is about 0.58 V. Even if the characteristics of the transistors vary depending on the samples, they fall within 60 mV. ing.

このようにサンプルばらつきによらない電圧制御遅延手段(電圧制御遅延回路)を実現することができるので、このような電圧制御遅延手段(電圧制御遅延回路)を多相クロック生成手段として用いることによって、クロック位相制御精度の優れたクロック位相制御装置を実現することが出来る。   Since voltage control delay means (voltage control delay circuit) independent of sample variation can be realized in this way, by using such voltage control delay means (voltage control delay circuit) as a multiphase clock generation means, A clock phase control device with excellent clock phase control accuracy can be realized.

図10は、図6における電圧電流変換部108の抵抗素子を可変抵抗にした場合の構成を示す図である。図10の回路も基本的に図6と同様の動作であるが、抵抗素子を可変抵抗(Rval)にしたことにより電圧電流変換部122の電圧電流変換ゲイン(利得)を可変にすることが出来る。つまりId=Vcont/Rvalという式が成り立ち、制御電圧−遅延時間特性のゲイン(利得)をRvalの値によって変化させることができる。例えばDLL(Delay Locked Loop)内部でこの電圧制御遅延回路を使用する場合などに、DLLのループゲインに合わせてRvalの値を変えることも可能である。   FIG. 10 is a diagram showing a configuration when the resistance element of the voltage-current converter 108 in FIG. 6 is a variable resistor. The circuit in FIG. 10 basically operates in the same manner as in FIG. 6, but the voltage-current conversion gain (gain) of the voltage-current conversion unit 122 can be made variable by making the resistance element variable resistance (Rval). . That is, the expression Id = Vcont / Rval is established, and the gain (gain) of the control voltage-delay time characteristic can be changed according to the value of Rval. For example, when this voltage controlled delay circuit is used inside a DLL (Delay Locked Loop), the value of Rval can be changed in accordance with the loop gain of the DLL.

また、図11は、図10の回路において電圧制御遅延素子を差動構成にした場合の電圧制御遅延回路を示す図である。図11において、点線で囲まれたブロック123が差動の電圧制御遅延素子1段である。PchTr124,125は負荷トランジスタであり、NchTr126,127はスイッチトランジスタであり、NchTr150は電流源トランジスタである。特に入力が差動クロックの場合には、図11の回路が使用される。すなわち、図10の場合、あまり遅い遅延を生成しようとすると、立上り立下りがなまることによって信号振幅が減衰し消滅してしまうこともありえる。これに対し、図11のように差動にすることによって、コモンモード電圧は除去され小振幅の場合でも伝送できる可能性は高くなる。   FIG. 11 is a diagram showing a voltage control delay circuit when the voltage control delay element has a differential configuration in the circuit of FIG. In FIG. 11, a block 123 surrounded by a dotted line is one stage of a differential voltage controlled delay element. PchTrs 124 and 125 are load transistors, NchTrs 126 and 127 are switch transistors, and NchTr150 is a current source transistor. In particular, when the input is a differential clock, the circuit of FIG. 11 is used. In other words, in the case of FIG. 10, if an extremely slow delay is generated, the signal amplitude may be attenuated and extinguished due to the rise and fall. On the other hand, by making it differential as shown in FIG. 11, the common mode voltage is eliminated and the possibility of transmission even in the case of a small amplitude is increased.

また、図12は図6の電圧制御遅延回路をDLLに使用した場合の構成を示す図である。図12において、VCDL(Voltage Controlled Delay Line)128が図6の電圧制御遅延回路であり、制御電圧Vcontが入力されて、入力クロックckiを遅延させるようになっている。また、VCDL128からは、ck0,ck1がループ制御用にリファレンスとして出力され、また、多相クロックckoが生成される。また、XOR129は排他的論理和ゲートであり、ck0,ck1が入力され、その2つのクロックの排他的論理和ckmを出力するようになっている。つまり、ck0,ck1が共に周期Tでduty50%のクロックであり位相がT/4ずれている場合には、ckmとして周期T/2でduty50%のクロックが出力される。また、Filter130はクロックckmが入力され制御電圧Vcontを出力するフィルタである。Vcontを安定した電圧として出力するため、フィルタの帯域としてはクロックckmの周波数に比べて十分低くする必要がある。このように、図12の例では、VCDL128,XOR129,Filter130によって、入力クロックckiから多相クロックckoを出力するDLL回路が構成されている。   FIG. 12 is a diagram showing a configuration when the voltage control delay circuit of FIG. 6 is used in a DLL. In FIG. 12, a VCDL (Voltage Controlled Delay Line) 128 is the voltage control delay circuit of FIG. 6, and the control voltage Vcont is input to delay the input clock cki. From the VCDL 128, ck0 and ck1 are output as references for loop control, and a multiphase clock cko is generated. XOR 129 is an exclusive OR gate, which receives ck0 and ck1 and outputs an exclusive OR ckm of the two clocks. That is, when both ck0 and ck1 are clocks with a duty of 50% with a period T and the phase is shifted by T / 4, a clock with a duty of 50% is output with a period of T / 2 as ckm. The filter 130 is a filter that receives the clock ckm and outputs the control voltage Vcont. In order to output Vcont as a stable voltage, the band of the filter needs to be sufficiently lower than the frequency of the clock ckm. Thus, in the example of FIG. 12, the DLL circuit that outputs the multiphase clock cko from the input clock cki is configured by the VCDL 128, the XOR 129, and the filter 130.

図13には、図12におけるXOR129の構成例が示されている。図13において132〜134はインバータ、131はマルチプレクサである。マルチプレクサ131は、ck0の正転クロックと反転クロックが入力されるときに、ck1の状態によっていずれかのクロックをckmとして出力するようになっている。図14を用いてこの動作を説明する。図14においてck0,ck1はともに周期Tでduty50%のクロックである。図13の構成により、ck1がLの時にはck0がそのまま出力され、ck1がHの時にはck0の反転が出力される。つまりck0とck1の位相差がT/4の場合、ckmは周期T/2,duty50%のクロックとなる。ckmのdutyが50%の場合にはFilter130通過後の電圧Vcontは安定した状態となる。図15には、Vcontが安定した状態(DLLがロックした状態)での多相クロック出力ckoが示されている。なお、図15では、多相クロック出力ckoが4層の場合を想定しており、VCDL128の電圧制御遅延素子の段数は4段とする。図12のDLLがロックした状態ではck0,ck1の位相差がT/4となっており、つまり電圧制御遅延素子1段の遅延時間がT/4となっている。   FIG. 13 shows a configuration example of the XOR 129 in FIG. In FIG. 13, 132 to 134 are inverters, and 131 is a multiplexer. The multiplexer 131 outputs one of the clocks as ckm depending on the state of ck1 when the forward clock and the inverted clock of ck0 are input. This operation will be described with reference to FIG. In FIG. 14, ck0 and ck1 are both clocks with a period T and a duty of 50%. With the configuration of FIG. 13, when ck1 is L, ck0 is output as it is, and when ck1 is H, the inversion of ck0 is output. That is, when the phase difference between ck0 and ck1 is T / 4, ckm is a clock with a cycle of T / 2 and a duty of 50%. When the duty of ckm is 50%, the voltage Vcont after passing through the filter 130 is in a stable state. FIG. 15 shows the multi-phase clock output cko in a state where Vcont is stable (the DLL is locked). In FIG. 15, it is assumed that the multiphase clock output cko has four layers, and the number of stages of the voltage controlled delay element of the VCDL 128 is four. In the state where the DLL in FIG. 12 is locked, the phase difference between ck0 and ck1 is T / 4, that is, the delay time of one stage of the voltage controlled delay element is T / 4.

また、図16は、図6の電圧制御遅延回路をDLLに使用した場合の別の構成例を示す図である。図16において、VCDL135が図6の電圧制御遅延回路であり、制御電圧Vcontが入力されて、入力クロックckiを遅延させるようになっている。また、VCDL135からは、ck0,cknがループ制御用にリファレンスとして出力され、また、多相クロックckoが生成される。また、PD136は位相比較器であり、PD136には、ck0,cknが入力され、その2つのクロックの位相を比較し、その結果によってupb,dn信号を出力するようになっている。また、CP137はチャージポンプであり、upb,dnが入力され、それによって多相クロックcpoを出力するようになっている。また、Filter138はcpoが入力され制御電圧Vcontを生成するフィルタである。Vcontを安定した電圧として出力するため、フィルタの帯域としてはクロックck0,cknの周波数に比べて十分低くする必要がある。このように、図16の例では、VCDL135,PD136,CP137,Filter138によって、入力クロックckiから多相クロックckoを出力するDLL回路が構成されている。   FIG. 16 is a diagram showing another configuration example when the voltage control delay circuit of FIG. 6 is used for a DLL. In FIG. 16, VCDL 135 is the voltage control delay circuit of FIG. 6, and the control voltage Vcont is input to delay the input clock cki. Also, from the VCDL 135, ck0 and ckn are output as references for loop control, and a multiphase clock cko is generated. The PD 136 is a phase comparator. The PD 136 receives ck0 and ckn, compares the phases of the two clocks, and outputs the upb and dn signals based on the result. Further, CP137 is a charge pump, and upb and dn are input, thereby outputting a multiphase clock cpo. Filter 138 is a filter that receives cpo and generates control voltage Vcont. In order to output Vcont as a stable voltage, the filter band needs to be sufficiently lower than the frequencies of the clocks ck0 and ckn. In this way, in the example of FIG. 16, the DLL circuit that outputs the multiphase clock cko from the input clock cki is configured by the VCDL 135, PD 136, CP 137, and Filter 138.

図17には、図16におけるPD136の構成例が示されている。図17において、142〜144はインバータ、141はNANDゲート、139,140はFF(フリップフロップ)である。FF139,140は、データ入力部は常にH電位となっており、それぞれck0,cknに従ってH電位を取り込み、rbによってリセットされる。また、NANDゲート141は、FF139,FF140の出力a,bが入力され、rbを出力する。また、ノードa,bは、それぞれ、インバータ142,インバータ143,144を通して、upb,dnとなるが、インバータの段数が異なるのは後述するチャージポンプの構成に対応するためである。   FIG. 17 shows a configuration example of the PD 136 in FIG. In FIG. 17, reference numerals 142 to 144 denote inverters, 141 denotes a NAND gate, and 139 and 140 denote FFs (flip-flops). In the FFs 139 and 140, the data input unit is always at the H potential, the H potential is taken in accordance with ck0 and ckn, respectively, and is reset by rb. The NAND gate 141 receives the outputs a and b of the FF 139 and FF 140 and outputs rb. The nodes a and b become upb and dn through the inverter 142 and the inverters 143 and 144, respectively, but the number of inverter stages is different in order to correspond to the configuration of the charge pump described later.

図18を用いて図17の動作を説明する。図18にノードck0,ckn,a,b,rb,upb,dnそれぞれの波形を示す。ck0とcknは位相差がΔtであり、立ち上がった時点でそれぞれa,bが立ち上がる。a,bが同時にH電位の状態になると、NANDゲート141によってrbは立ち下がる。rbが立ち下がることによってFF139,140にリセットがかかり、それぞれの出力a,bは立ち下がる。それによってNANDゲート141の出力rbは立ち上がる。よって図18のような波形になる。dnはbの正転がそのまま出力されるが、upbはaの反転が出力される。upbはL状態がアクティブ、dnはH状態がアクティブとすると、upbの方がアクティブ期間がdnよりもΔtだけ長くなっている。つまり、入力されるクロックck0,cknの位相差Δtをそのまま保持して、upbとdnのアクティブ期間の差として取り出している。   The operation of FIG. 17 will be described with reference to FIG. FIG. 18 shows waveforms of the nodes ck0, ckn, a, b, rb, upb, and dn. The phase difference between ck0 and ckn is Δt, and a and b rise when they rise. When a and b are simultaneously in the H potential state, rb falls by the NAND gate 141. When rb falls, the FFs 139 and 140 are reset, and the respective outputs a and b fall. As a result, the output rb of the NAND gate 141 rises. Therefore, the waveform is as shown in FIG. dn outputs the normal rotation of b as it is, but upb outputs the inversion of a. If upb is active in the L state and dn is active in the H state, the active period of upb is longer than dn by Δt. That is, the phase difference Δt between the input clocks ck0 and ckn is held as it is, and is taken out as the difference between the active periods of upb and dn.

図19には、図16におけるCP137の構成例が示されている。図19において、チャージポンプは、up用電流源である電流源Ipと、dn用電流源である電流源Inと、up用スイッチトランジスタ145と、dn用スイッチトランジスタ146とによって構成されている。up用スイッチトランジスタ145はpchTrであるため、入力信号としてはupの反転のupbが入力される。つまり、upbがL電位のとき電流源Ipはcpoに電流を流し込み、dnがH電位のとき電流源Inはcpoから電流を引き抜く。電流源Ipと電流源Inの電流値は等しいものとする。   FIG. 19 shows a configuration example of CP 137 in FIG. In FIG. 19, the charge pump includes a current source Ip that is an up current source, a current source In that is a dn current source, an up switch transistor 145, and a dn switch transistor 146. Since the switch transistor 145 for up is pchTr, upb inversion of up is input as an input signal. That is, when upb is at L potential, the current source Ip flows current into cpo, and when dn is at H potential, the current source In draws current from cpo. It is assumed that the current values of the current source Ip and the current source In are equal.

図20には、図16のDLL回路のVcontが安定した状態(DLLがロックした状態)でのck0,ckn,upb,dnが示されている。図20において、DLLがロックした状態ではck0,cknの位相は一致(cknの位相がck0よりも周期T遅れた状態)しており、よってupbとdnのアクティブ期間は同じ時間となる。よってチャージポンプによってcpoに流れ込む電荷と引き抜かれる電荷は等しくなり、Vcontは安定した電圧となる。その時、VCDLにおいてck0とcknの間の電圧制御遅延素子の段数がn段であったと仮定すると、T/nの位相差をもつ多相クロックをckoとして出力することが出来る。   FIG. 20 shows ck0, ckn, upb, and dn when the Vcont of the DLL circuit of FIG. 16 is stable (the DLL is locked). In FIG. 20, when DLL is locked, the phases of ck0 and ckn are the same (the phase of ckn is delayed by a period T from ck0), and therefore the active period of upb and dn is the same time. Therefore, the charge flowing into cpo by the charge pump is equal to the extracted charge, and Vcont becomes a stable voltage. At this time, assuming that the number of voltage controlled delay elements between ck0 and ckn is n in the VCDL, a multiphase clock having a phase difference of T / n can be output as cko.

図21は、以上説明してきた電圧制御遅延回路やDLL回路が適用されたクロック位相制御装置の構成例を示す図である。図21において、多相CLK生成手段200は、図6の電圧制御遅延回路や図12や図16のDLL回路で構成され、高周波クロックCKINが入力され、多相クロックCKMを出力するようになっている。また、SET生成手段203は、セットパルスSETPLS,セット位置選択信号SETSEL,多相クロックCKMが入力され、SETを出力するようになっている。ここで、SETは、生成クロックCKOUTの立上りエッジのタイミングを表している。また、RESET生成手段201は、リセットパルスRESETPLS,リセット位置選択信号RESETSEL,多相クロックCKMが入力され、RESETを出力するようになっている。ここで、RESETは、生成クロックCKOUTの立下りエッジのタイミングを表している。また、SRフリップフロップSRFF202は、SET,RESETが入力され、生成クロックCKOUTを出力するようになっている。ここで、SETPLS、SETSEL、RESETPLS、RESETSELは、それぞれCKINに同期して入力される。   FIG. 21 is a diagram illustrating a configuration example of a clock phase control device to which the voltage control delay circuit and the DLL circuit described above are applied. In FIG. 21, the multiphase CLK generation means 200 is constituted by the voltage control delay circuit of FIG. 6 or the DLL circuit of FIGS. 12 and 16, and receives the high frequency clock CKIN and outputs the multiphase clock CKM. Yes. The SET generation means 203 receives a set pulse SETPLS, a set position selection signal SETSEL, and a multiphase clock CKM, and outputs a SET. Here, SET represents the timing of the rising edge of the generated clock CKOUT. The RESET generation means 201 receives a reset pulse RESETPLS, a reset position selection signal RESETSETEL, and a multiphase clock CKM, and outputs a RESET. Here, RESET represents the timing of the falling edge of the generated clock CKOUT. The SR flip-flop SRFF 202 receives SET and RESET and outputs a generated clock CKOUT. Here, SETPLS, SETSEL, RESETPLS, and RESETSET are each input in synchronization with CKIN.

図22はSET生成手段203の構成例を示す図である。図22において、MUX204は、多相クロックCKMとセット位置選択信号SETSELが入力されると、SETSELの値に従って多相クロックCKMの中から1つのクロックを選択してCKとして出力するようになっている。また、パルス遅延回路205は、SETPLS,CKが入力されると、CKの位相に従ってSETPLSの立上り位置を遅延させ、SETを生成するようになっている。つまり、図22のSET生成手段203は、多相クロックCKMを基準としてSETSELに従ってSETPLSの立上りを遅延させることによってSETを生成している。   FIG. 22 is a diagram illustrating a configuration example of the SET generation unit 203. In FIG. 22, when the multiphase clock CKM and the set position selection signal SETSEL are input, the MUX 204 selects one clock from the multiphase clock CKM according to the value of the SETSEL and outputs it as CK. . Further, when SETPLS and CK are input, the pulse delay circuit 205 delays the rising position of SETPLS according to the phase of CK and generates SET. That is, the SET generation unit 203 in FIG. 22 generates a SET by delaying the rising edge of SETPLS according to SETSEL with reference to the multiphase clock CKM.

図23はパルス遅延回路205の構成例を示す図である。図23においてSETPLSがロウのときはSETは強制的にロウとなる。SETPLSがハイとなり、CKがハイからロウへ立ち下がると、SETは立ち上がる。そして、SETPLSが立ち下がると、再びSETは立ち下がる。つまり、SETPLSの立上りエッジをCKの立上りに従って遅延させ、SETが生成される。   FIG. 23 is a diagram illustrating a configuration example of the pulse delay circuit 205. In FIG. 23, when SETPLS is low, SET is forced low. When SETPLS goes high and CK falls from high to low, SET rises. When SETPLS falls, SET falls again. That is, SETSET is generated by delaying the rising edge of SETPLS in accordance with the rising edge of CK.

図24は図22,図23の構成におけるSET生成手段203の動作を示すタイミングチャートである。図24では、多相クロックCKMが4位相の場合が示されている。図24を参照すると、SETPLSとSETSELは、CKM0よりも早いタイミングで、同期して入力される。図24では、SETSELが3の場合が示されており、SETSELが3の場合、CKとしてCKM3が選択される。つまり、生成されるSETの立上りエッジ位置はCKM3の位置であり、立下りエッジ位置はSETPLSの立下りエッジ位置がそのまま出力される。   FIG. 24 is a timing chart showing the operation of the SET generation means 203 in the configuration of FIGS. FIG. 24 shows a case where the multiphase clock CKM has four phases. Referring to FIG. 24, SETPLS and SETSEL are input synchronously at a timing earlier than CKM0. FIG. 24 shows a case where SETSEL is 3, and when SETSEL is 3, CKM3 is selected as CK. That is, the rising edge position of the generated SET is the position of CKM3, and the falling edge position of the SETPLS is output as it is.

図21におけるRESET生成手段201も、SET生成手段203と同様の構成で実現でき、RESET生成手段201は、RESETPLSの立上りエッジ位置をRESETSELの値に従って遅延させRESETを生成するようになっている。   The RESET generation unit 201 in FIG. 21 can also be realized by the same configuration as the SET generation unit 203, and the RESET generation unit 201 generates a RESET by delaying the rising edge position of RESETPLS according to the value of RESETSEL.

また、図25はSRFF202の構成例を示す図である。図25を参照すると、SRFF202は、インバータ206,207と、NAND208,209とにより構成されている。図25のSRFF202では、SETがハイの時はCKOUTはハイとなり、RESETがハイの時はCKOUTはロウとなる。SETとRESETが同時にハイとなる状態は禁止とする。図26は図25の動作を示すタイミングチャートである。図26において、SET,RESETは、それぞれSETSEL,RESETSELに従って生成される。そして、SETの立上りエッジでCKOUTは立上り、RESETの立上りエッジでCKOUTは立下がる。つまり、SETSEL,RESETSEL,を指定することにより、多相クロックを基準としてCKOUTの位相およびパルス幅をデジタル的に制御することが出来る。特に本発明における電圧制御遅延手段(電圧制御遅延回路)を多相CLK生成手段200として用いた場合には、製造ばらつきによらず一定な時間間隔でクロック位相を制御することが可能となる。   FIG. 25 is a diagram illustrating a configuration example of the SRFF 202. Referring to FIG. 25, the SRFF 202 includes inverters 206 and 207 and NANDs 208 and 209. In the SRFF 202 of FIG. 25, CKOUT is high when SET is high, and CKOUT is low when RESET is high. A state in which SET and RESET are simultaneously high is prohibited. FIG. 26 is a timing chart showing the operation of FIG. In FIG. 26, SET and RESET are generated according to SETSEL and RESETSEL, respectively. Then, CKOUT rises at the rising edge of SET, and CKOUT falls at the rising edge of RESET. That is, by specifying SETSEL and RESETSEL, the phase and pulse width of CKOUT can be digitally controlled with reference to the multiphase clock. In particular, when the voltage control delay means (voltage control delay circuit) in the present invention is used as the multiphase CLK generation means 200, the clock phase can be controlled at a constant time interval regardless of manufacturing variations.

本発明は、半導体集積回路に利用可能である。
The present invention is applicable to a semiconductor integrated circuit.

簡単な電圧制御遅延素子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a simple voltage control delay element. 各ノードのクロック波形を示す図である。It is a figure which shows the clock waveform of each node. NchTr側とPchTr側が対称になるようにNchTr側にも可変電流源を設けた構成を示す図である。It is a figure which shows the structure which provided the variable current source also in the NchTr side so that the NchTr side and the PchTr side may become symmetrical. 制御電圧―遅延時間特性を示す図である。It is a figure which shows a control voltage-delay time characteristic. 3種類のサンプル(sample1,sample2,sample3)の電圧制御遅延素子の制御電圧―遅延時間特性を示す図である。It is a figure which shows the control voltage-delay time characteristic of the voltage control delay element of three types of samples (sample1, sample2, sample3). 本発明に係るクロック位相制御装置に用いられる電圧制御遅延手段(電圧制御遅延回路)の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the voltage control delay means (voltage control delay circuit) used for the clock phase control apparatus which concerns on this invention. 電圧制御遅延素子における過渡的な電流の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the transient electric current in a voltage control delay element. 図3の回路について、制御電圧Vcontに対する遅延時間をプロットしたグラフを示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a graph in which a delay time is plotted with respect to a control voltage Vcont for the circuit of FIG. 3. 図6の回路について、制御電圧Vcontに対する遅延時間をプロットしたグラフを示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a graph in which a delay time is plotted with respect to a control voltage Vcont for the circuit of FIG. 6. 図6における電圧電流変換部の抵抗素子を可変抵抗にした場合の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure at the time of making the resistance element of the voltage-current conversion part in FIG. 6 into a variable resistance. 図10の回路において電圧制御遅延素子を差動構成にした場合の電圧制御遅延回路を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a voltage control delay circuit when the voltage control delay element has a differential configuration in the circuit of FIG. 10. 図6の電圧制御遅延回路をDLLに使用した場合の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure at the time of using the voltage control delay circuit of FIG. 6 for DLL. 図12におけるXORの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of XOR in FIG. 図13のマルチプレクサの動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the multiplexer of FIG. Vcontが安定した状態(DLLがロックした状態)での多相クロック出力ckoを示す図である。It is a figure which shows the multiphase clock output cko in the state where Vcont was stable (the state where DLL was locked). 図6の電圧制御遅延回路をDLLに使用した場合の別の構成例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another configuration example when the voltage control delay circuit of FIG. 6 is used in a DLL. 図16におけるPDの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of PD in FIG. 図17のPDの動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of PD of FIG. 図16におけるCPの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of CP in FIG. 図16のDLL回路のVcontが安定した状態(DLLがロックした状態)でのck0,ckn,upb,dnを示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating ck0, ckn, upb, and dn in a state where Vcont of the DLL circuit of FIG. 16 is stable (a state where the DLL is locked). 本発明のクロック位相制御装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the clock phase control apparatus of this invention. SET生成手段の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a SET production | generation means. パルス遅延回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a pulse delay circuit. 図22,図23の構成におけるSET生成手段の動作を示すタイミングチャートである。24 is a timing chart showing the operation of the SET generation means in the configuration of FIGS. 22 and 23. SRFFの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of SRFF. 図25のSRFFの動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of SRFF of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

108,122 電圧電流変換部
110 電流源Tr
111 オペアンプ
112 抵抗素子
113〜117 電流源PchTr
118〜121 NchTr
123 差動の電圧制御遅延素子1段
124,125 PchTr
126,127,150 NchTr
128,135 VCDL
129 XOR
130,138 Filter
131 マルチプレクサ
132〜134 インバータ
136 PD(位相比較器)
137 CP(チャージポンプ)
139,140 FF
141 NANDゲート
142〜144 インバータ
200 多相CLK生成手段
201 RESET生成手段
202 SRFF
203 SET生成手段
204 MUX
205 パルス遅延回路
206,207 インバータ
208,209 NAND
108, 122 Voltage-current converter 110 Current source Tr
111 operational amplifier 112 resistance element 113 to 117 current source PchTr
118-121 NchTr
123 Differential voltage control delay element 1 stage 124, 125 PchTr
126, 127, 150 NchTr
128,135 VCDL
129 XOR
130,138 Filter
131 Multiplexer 132-134 Inverter 136 PD (Phase Comparator)
137 CP (charge pump)
139, 140 FF
141 NAND gate 142-144 Inverter 200 Multiphase CLK generating means 201 RESET generating means 202 SRFF
203 SET generation means 204 MUX
205 Pulse delay circuit 206, 207 Inverter 208, 209 NAND

Claims (7)

高周波クロックが入力されて多相クロックを生成する多相クロック生成手段を有するクロック位相制御装置であって、前記多相クロック生成手段は、電圧制御遅延手段を有し、該電圧制御遅延手段は、入力された制御電圧を電流に変換する電圧電流変換部を含み、該電圧電流変換部により変換された電流に比例した制御電流を出力する制御手段と、高周波クロックを前記制御電流に応じた時間だけ遅延させて出力する遅延手段とを備え、前記電圧電流変換部は、所定の入力電圧範囲において線形の電圧電流変換特性を有していることを特徴とするクロック位相制御装置。 A clock phase control device having multi-phase clock generation means for generating a multi-phase clock when a high-frequency clock is inputted, wherein the multi-phase clock generation means has voltage control delay means, and the voltage control delay means includes: A control means for outputting a control current proportional to the current converted by the voltage-current converter, and a high-frequency clock for a time corresponding to the control current A clock phase control device comprising: delay means for outputting after delay, wherein the voltage-current converter has linear voltage-current conversion characteristics in a predetermined input voltage range. 請求項1記載のクロック位相制御装置において、該クロック位相制御装置は、さらに、前記多相クロック生成手段によって生成された多相クロックを基準としてセットパルスとセット位置選択信号に従ってセット信号を生成するセット信号生成手段と、前記多相クロックを基準としてリセットパルスとリセット位置選択信号に従ってリセット信号を生成するリセット信号生成手段と、前記セット信号と前記リセット信号に従って位相制御されたクロックを生成するSRフリップフロップとを有していることを特徴とするクロック位相制御装置。 2. The clock phase control device according to claim 1, wherein the clock phase control device further generates a set signal according to a set pulse and a set position selection signal based on the multiphase clock generated by the multiphase clock generation means. A signal generating means; a reset signal generating means for generating a reset signal according to a reset pulse and a reset position selection signal with reference to the multiphase clock; and an SR flip-flop for generating a phase-controlled clock according to the set signal and the reset signal And a clock phase control device. 請求項1記載のクロック位相制御装置において、前記電圧電流変換部は、オペアンプ及び抵抗素子を備え、オペアンプのバーチャルショートにより、入力された制御電圧を抵抗素子の抵抗値で決定される電流に変換することを特徴とするクロック位相制御装置。 2. The clock phase control device according to claim 1, wherein the voltage-current converter includes an operational amplifier and a resistance element, and converts an input control voltage into a current determined by a resistance value of the resistance element by a virtual short circuit of the operational amplifier. A clock phase control device. 請求項3記載のクロック位相制御装置において、前記抵抗素子は、抵抗値が変更可能な可変抵抗となっていることを特徴とするクロック位相制御装置。 4. The clock phase control device according to claim 3, wherein the resistance element is a variable resistor whose resistance value can be changed. 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のクロック位相制御装置において、前記高周波クロックは差動信号であり、前記遅延手段は前記差動信号に対応した差動構成となっていることを特徴とするクロック位相制御装置。 5. The clock phase control device according to claim 1, wherein the high-frequency clock is a differential signal, and the delay unit has a differential configuration corresponding to the differential signal. 6. A clock phase control device characterized by the above. 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のクロック位相制御装置において、前記多相クロック生成手段は、前記電圧制御遅延手段と、前記電圧制御遅延手段の第1の出力信号と第2の出力信号との位相差を比較する位相比較手段と、前記位相比較手段の出力信号が入力され、前記電圧制御遅延手段の制御電圧を出力するループフィルタとを備えていることを特徴とするクロック位相制御装置。 6. The clock phase control device according to claim 1, wherein the multiphase clock generation unit includes the voltage control delay unit, a first output signal of the voltage control delay unit, and a second output signal. And a phase comparator for comparing a phase difference between the output signal and a loop filter for receiving the output signal of the phase comparator and outputting a control voltage of the voltage control delay unit. Phase control device. 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のクロック位相制御装置において、前記多相クロック生成手段は、前記電圧制御遅延手段と、前記電圧制御遅延手段の第1の出力信号と第2の出力信号との位相差を比較する位相比較手段と、前記位相比較手段の出力信号を電流信号に変換するチャージポンプ手段と、前記チャージポンプ手段の出力信号が入力され、前記電圧制御遅延手段の制御電圧を出力するループフィルタとを備えていることを特徴とするクロック位相制御装置。 6. The clock phase control device according to claim 1, wherein the multiphase clock generation unit includes the voltage control delay unit, a first output signal of the voltage control delay unit, and a second output signal. A phase comparison means for comparing a phase difference with the output signal of the output signal; a charge pump means for converting the output signal of the phase comparison means into a current signal; an output signal of the charge pump means; A clock phase control apparatus comprising: a loop filter that outputs a control voltage.
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